火山噴發(fā)導致了第五次生物大滅絕？

白堊紀末期（約6600萬年前）發(fā)生的第五次生物大滅絕，結(jié)束了地球上超過1.5億年的恐龍時代，并為哺乳動物的崛起鋪平了道路。

目前，關(guān)于這場大滅絕的原因仍處于激烈爭論當中。其中，印度徳干玄武巖噴發(fā)和小行星撞擊是兩個主流觀點。德干玄武巖噴發(fā)的時間及其對全球環(huán)境的影響，也是該領(lǐng)域研究的熱點。

為此，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）聯(lián)合天津大學、中國地質(zhì)大學（北京）等單位的研究團隊，詳細研究了德干火山首次噴發(fā)在東亞的記錄以及湖泊環(huán)境和生物群對此滅絕事件的響應(yīng)。相關(guān)研究成果7月18日在線發(fā)表于《地質(zhì)學》（Geology）。

論文通訊作者、南京古生物研究員王博介紹，在大滅絕發(fā)生前約15～30萬年，徳干大火成巖省以侵入和噴發(fā)的方式排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，可能導致了全球升溫2～5°C，學界稱之為馬斯特里赫特期末期變暖事件。

“闡明該變暖事件的機制和過程可為了解白堊紀末大滅絕的起因提供重要證據(jù)，同時也為我們了解碳循環(huán)與溫室地球的耦合關(guān)系提供新的見解?！蓖醪┲赋?，“目前，我們對該事件了解非常有限。特別是與徳干火山首次噴發(fā)相關(guān)的記錄能否在陸相沉積中發(fā)現(xiàn)，以及馬斯特里赫特期末期變暖事件如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)，這兩個問題一直缺少關(guān)鍵證據(jù)。”

科研團隊利用山東省跨越白堊系/古近系（K/Pg）界線的兩口鉆井的巖心資料，基于高精度的生物地層學、古生態(tài)學和地球化學方法，圍繞大滅絕事件展開研究，相關(guān)研究結(jié)果為馬斯特里赫特期末期變暖事件與德干火山首次噴發(fā)的耦合關(guān)系提供了強有力的證據(jù)，并表明該變暖事件對湖泊環(huán)境和生物群也造成了明顯的影響。

論文第一作者、南京古生物所副研究員李莎介紹，此次研究的兩口鉆井巖心分別代表了兩種不同的沉積環(huán)境——膠萊盆地的碎屑巖沉積和平邑盆地的碳酸鹽巖沉積。由于火山噴發(fā)釋放大量的汞會記錄在地層中，因此汞記錄被廣泛用作火山活動的示蹤劑。在白堊系/古近系界限之前的馬斯特里赫特期末期變暖事件期間，兩個鉆孔的樣品都表現(xiàn)出強烈的汞富集。

為了探明德干火山活動對湖泊環(huán)境和生物群的影響，研究團隊還進行了碳同位素和古生物學研究，并發(fā)現(xiàn)膠萊盆地有機碳同位素和平邑盆地無機碳同位素同時發(fā)生強烈負偏，這表明徳干大火成巖省的主要脈沖對汞和全球碳循環(huán)有巨大影響。

研究還發(fā)現(xiàn)，兩個湖泊生物群對變暖事件有明顯的響應(yīng)，膠萊盆地和平邑盆地的輪藻、介形類成種作用明顯，生物多樣性升高。而在海洋中，浮游有孔蟲屬種則發(fā)生部分滅絕、侏儒化、災(zāi)難物種盛行的現(xiàn)象，這說明馬斯特里赫特期末期變暖事件以不同的機制同時影響了海洋和陸地的生態(tài)系統(tǒng)。

“我們的結(jié)果表明，德干火山活動使地球處于相對溫暖的氣候條件，而這種變暖可能使全球生物地球化學循環(huán)更接近于溫室環(huán)境失控的臨界點。這可能是白堊紀末期大滅絕發(fā)生的背景條件?！崩钌f，“研究結(jié)果為我們了解火山碳排放與溫室地球之間的關(guān)系提供了新的證據(jù)，也為理解當今全球變暖對湖泊環(huán)境和生物群的影響提供了參考?！?/p>